266 植物生理学通讯第36卷第5期.2000年10月 胀过程中，膜上的磷脂分子重新组合成双片层结 减少、多核糖体的合成减缓等现象。在劣变严重的 构，膜相调整的这段时间内不可避免地有一部分细 情况下膜结构肿胀且无序、圆球体破裂，在细跑内 胞内溶物质渗漏到细胞外川。因而膜相调整即修 融合成团并沿壁排列、质体内淀粉粒分裂，有的则 复过程所需时间的长短以及最终整合的完善程度 消失2.13) 决定着种子活力的水平 张明方等14用诱射电镜观察经老化的洋葱未 膜结构的稳定首先体现在膜的选择透性上，种 超干种子胚根尖的亚细胞超微结构时见到细胞核 子活力下降过程中胞内大量电解质外渗是生物膜 膜界限不清晰，有的细胞核有胞饮现象有的细跑 受害的一个重要标志。油菜、花生、榆树 核呈解体状，线粒体变形，脂质体融合成团且排列 高粱201、洋葱21等超干种子若直接浸种会引起胞 不规则，出现电子致密物质（脂肪消耗后的我留 内大量物质外渗，而经严格回水处理后胞内电解厨 物)。而老化的超干种子其细胞器仍发有正常，与 的外渗量即隆低表明回水对招干种子隙的物理修 劣变种子胚根尖细胞的超微结构特征区别明显，细 补有很好的效果，超干本身并不会对膜产生伤害 胞核发育正常，核膜界限清晰，内质网发育正常而 经时一定时间贮藏后超干种子胞内申解质的外参 丰富脂质球沿壁呈环状排列无中空的电子致密 量比未经超干的种子明显低，这表明在贮藏过程中 物质。程红焱在油菜、花生、大豆和小麦等超干 超干种子膜的选择透性比未超干种子保持的完善 种子中也见到类似的结果。张明方14用扫描电钱 另一个反应生物膜物理状态的是膜流动性 它是细 观察种皮细胞外部结构时见到超干处理后种皮细 胞进行生命活动的必要条件。大白菜、榆树种子经 跑的排列发生改变但回水后能恢复正常，虽然某 超干处理后，无论在人工或在自然贮藏条件下，膜 些种子如大豆有裂种现象，但超干前经吸湿回干或 流动性在一定程度上得以保持9，。这可能是超干 以聚乙二醇(PEG等处理时，此现象可以避免.从 贮藏维持了膜上磺脂双层中碳氢链分子的随意转 而保证了细胞外部结构的完整性。从内部到外部 动，而使分子排列的固有特性得以保持，阻止膜脂 超干对种子结构完整性的保持并无不良影响，且利 形成凝胶相因而膜流动性能够保持 环细胞的抗老化能力增强」 嵌合在膜脂内的膜蛋白实现膜的功能，膜脂的 上述种子超干贮藏过程中，其膜结构和功能以 物理状态对膜蛋白具有调控作用22！，膜脂状态的 及细胞器超微结构与种子本身活力变化是一致的 变化会引起膜蛋白结构和功能的改变。H*AT 这从细胞学上解释了超干种子抗老化能力增强的 酶是位于质膜上的专一酶，在种子萌发时的能量转 原因同时也表明用超干方法贮藏种子是可行的。 换中起着十分重要的作用，其活性的高低与种子活 3 超干处理种子中的自由基和膜脂过氧化及其清 力密切相关，高活力种子具有较高的H-ATP酶 除系统 活力。实验表明贮藏过程中超干种子的H-ATP 在种子劣变机理的种子学说中，自由基学说越 酶的含量和活力能够很好的保持而未超干种子 来越引起人们的注意，这一学说认为生物细胞以至 H-ATP酶的含量和活力均受到影响1。线粒体 整个生命的衰老是与自由基代谢的失调相关联的 中的Na-KATP酶也有同样的结果1。膜蛋白 自由基游离在细胞内，有较强的氧化作用，能引发 的这种变化反过来说明贮藏过程中超干种子膜的 膜上不饱和脂肪酸产生过氧化反应，以致生物膜受 物理状态比未超干种子完整， 到严重破坏。在正常生理状态下，自由基的产生和 2.2超干处理种子的细胞器超微结构 种子者 消除处于平衡状态，只有当种子处在不利的物理和 化、劣变的原因是错综复杂的。 一般认为种子发生 化学因素下，产生的自由基得不到消除，或者内源 劣变时，细胞代谢活性随着种子活力的下降而降 性白由基的产牛和消除失去了正常平衡时白由基 低，细胞学上的劣变现象也随之发生，首先表现在 对机体常常会造成损伤2]。脂质是所有细胞膜系 胚根尖分生组织的超微结构变化上。一般轻度 统的主要组成成分当种子含水量低至1%一5 老化但仍具有萌发力的胚常呈现细胞核的局部泡 时，包围着大分子（如酶）的单层水膜变成不连续 状隆起：线粒体和质体变形、高尔基体变形且数量 这样座等大分子就可与脂质直接接触，导致脂质自 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co..Ld. All rights reserved 胀过程中 ,膜上的磷脂分子重新组合成双片层结 构 ,膜相调整的这段时间内不可避免地有一部分细 胞内溶物质渗漏到细胞外[17 ] 。因而膜相调整即修 复过程所需时间的长短以及最终整合的完善程度 决定着种子活力的水平。 膜结构的稳定首先体现在膜的选择透性上 ,种 子活力下降过程中胞内大量电解质外渗是生物膜 受害的一个重要标志。油菜[11 ] 、花生[18 ] 、榆树[19 ] 、 高粱[20 ] 、洋葱[21 ]等超干种子若直接浸种会引起胞 内大量物质外渗 ,而经严格回水处理后胞内电解质 的外渗量即降低 ,表明回水对超干种子膜的物理修 补有很好的效果 ,超干本身并不会对膜产生伤害。 经过一定时间贮藏后 ,超干种子胞内电解质的外渗 量比未经超干的种子明显低 ,这表明在贮藏过程中 超干种子膜的选择透性比未超干种子保持的完善。 另一个反应生物膜物理状态的是膜流动性 ,它是细 胞进行生命活动的必要条件。大白菜、榆树种子经 超干处理后 ,无论在人工或在自然贮藏条件下 ,膜 流动性在一定程度上得以保持[19 ] 。这可能是超干 贮藏维持了膜上磷脂双层中碳氢链分子的随意转 动 ,而使分子排列的固有特性得以保持 ,阻止膜脂 形成凝胶相 ,因而膜流动性能够保持。 嵌合在膜脂内的膜蛋白实现膜的功能 ,膜脂的 物理状态对膜蛋白具有调控作用[22 ] ,膜脂状态的 变化会引起膜蛋白结构和功能的改变。H + 2A TP 酶是位于质膜上的专一酶 ,在种子萌发时的能量转 换中起着十分重要的作用 ,其活性的高低与种子活 力密切相关 ,高活力种子具有较高的 H + 2A TP 酶 活力。实验表明贮藏过程中超干种子的 H + 2A TP 酶的含量和活力能够很好的保持 ,而未超干种子 H + 2A TP 酶的含量和活力均受到影响[19 ] 。线粒体 中的 Na + 2K + A TP 酶也有同样的结果[19 ] 。膜蛋白 的这种变化反过来说明贮藏过程中超干种子膜的 物理状态比未超干种子完整。 2. 2 超干处理种子的细胞器超微结构 种子老 化、劣变的原因是错综复杂的。一般认为种子发生 劣变时 ,细胞代谢活性随着种子活力的下降而降 低 ,细胞学上的劣变现象也随之发生 ,首先表现在 胚根尖分生组织的超微结构变化上[11 ] 。一般轻度 老化但仍具有萌发力的胚常呈现细胞核的局部泡 状隆起 ;线粒体和质体变形、高尔基体变形且数量 减少、多核糖体的合成减缓等现象。在劣变严重的 情况下膜结构肿胀且无序、圆球体破裂 ,在细胞内 融合成团并沿壁排列、质体内淀粉粒分裂 ,有的则 消失[12 ,13 ] 。 张明方等[14 ]用透射电镜观察经老化的洋葱未 超干种子胚根尖的亚细胞超微结构时见到细胞核 膜界限不清晰 ,有的细胞核有胞饮现象 ,有的细胞 核呈解体状 ,线粒体变形 ,脂质体融合成团且排列 不规则 ,出现电子致密物质 (脂肪消耗后的残留 物) 。而老化的超干种子其细胞器仍发育正常 ,与 劣变种子胚根尖细胞的超微结构特征区别明显 ,细 胞核发育正常 ,核膜界限清晰 ,内质网发育正常而 丰富 ,脂质球沿壁呈环状排列 ,无中空的电子致密 物质。程红焱[10 ]在油菜、花生、大豆和小麦等超干 种子中也见到类似的结果。张明方[14 ]用扫描电镜 观察种皮细胞外部结构时见到超干处理后种皮细 胞的排列发生改变 ,但回水后能恢复正常 ,虽然某 些种子如大豆有裂种现象 ,但超干前经吸湿回干或 以聚乙二醇 (PEG) 等处理时 ,此现象可以避免 ,从 而保证了细胞外部结构的完整性。从内部到外部 , 超干对种子结构完整性的保持并无不良影响 ,且种 胚细胞的抗老化能力增强。 上述种子超干贮藏过程中 ,其膜结构和功能以 及细胞器超微结构与种子本身活力变化是一致的 , 这从细胞学上解释了超干种子抗老化能力增强的 原因 ,同时也表明用超干方法贮藏种子是可行的。 3 超干处理种子中的自由基和膜脂过氧化及其清 除系统 在种子劣变机理的种子学说中 ,自由基学说越 来越引起人们的注意 ,这一学说认为生物细胞以至 整个生命的衰老是与自由基代谢的失调相关联的。 自由基游离在细胞内 ,有较强的氧化作用 ,能引发 膜上不饱和脂肪酸产生过氧化反应 ,以致生物膜受 到严重破坏。在正常生理状态下 ,自由基的产生和 消除处于平衡状态 ,只有当种子处在不利的物理和 化学因素下 ,产生的自由基得不到消除 ,或者内源 性自由基的产生和消除失去了正常平衡时 ,自由基 对机体常常会造成损伤[23 ] 。脂质是所有细胞膜系 统的主要组成成分 ,当种子含水量低至 1 %～5 % 时 ,包围着大分子 (如酶) 的单层水膜变成不连续 , 这样酶等大分子就可与脂质直接接触 ,导致脂质自 662 植物生理学通讯 第 36 卷 第 5 期 , 2000 年 10 月 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved